(57)【要約】【課題】変調信号パターンに依存せずに比較的安定して出力の変調が可能な和周波方式の光波長変換装置及びその制御方法を提供することである。【解決手段】光波長変換装置は、ＤＦＢレーザなどの第1、第2の光源11、19と、第1、第2の光源11、19から夫々発せられる第1、第2の光を入射してその和周波光を出力する非線形光学素子31を有する。第1、第2の光源11、19に夫々注入される第1、第2の駆動電流を制御する制御手段が、第1の駆動電流を高電流状態と低電流状態の間で選択的に変調すると共に、それと同期して第2の駆動電流を低電流状態と高電流状態の間で選択的に変調する機能を有する。【選択図】図1
2007114527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1、第2の光源と、前記第1、第2の光源から夫々発せられる第1、第2の光を入射してその和周波光を出力する非線形光学素子を有する光波長変換装置であって、
第1、第2の光源に夫々注入される第1、第2の駆動電流を制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、第1の駆動電流を高電流状態と低電流状態の間で選択的に変調すると共に、それと同期して第2の駆動電流を低電流状態と高電流状態の間で選択的に変調する機能を有することを特徴とする光波長変換装置。
【請求項２】
前記第1、第2の光源は、夫々、半導体レーザであることを特徴とする請求項1に記載の光波長変換装置。
【請求項３】
前記制御手段は、第1の駆動電流が高電流状態で第2の駆動電流が低電流状態の場合に和周波光が高出力となり、かつ第1の駆動電流が低電流状態で第2の駆動電流が高電流状態の場合に和周波光が低出力となるべく、第1、第2の光源の発振波長及び第1、第2の駆動電流を調整する様に構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の光波長変換装置。
【請求項４】
前記非線形光学素子には、第1、第2の光源からの光とそれらの和周波光とを擬似位相整合させるための周期的分極反転構造を持つ光導波路が設けられ、
第1、第2の光源の設定波長を夫々λ10、λ20、それらの和周波光の波長をλ30、それらに対する非線形光学素子の光導波路の屈折率を夫々ｎ1、ｎ2、ｎ3、周期的分極反転構造の周期をΛ、位相不整合量をΔｋとするとき、位相不整合量Δｋ及び周期Λは、
2007114527.tif 000007
2007114527.tif 000008
で与えられ、
前記第1、第2の光源の発振波長を夫々λ1、λ2、それらの和周波光の波長をλ3、それらに対する非線形光学素子の光導波路の屈折率を夫々ｎ（λ1）、ｎ（λ2）、ｎ（λ3）とするとき、
2007114527.tif 000009
2007114527.tif 000010
をほぼ満たすべく、前記制御手段は、第1、第2の光源の発振波長を制御する様に構成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の光波長変換装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第1の駆動電流により発生する第1の光源の発振周波数の変動と、前記第2の駆動電流により発生する第2の光源の発振周波数の変動とが、符号が逆で同期しており、かつ、その絶対値の差が和周波光の周波数の0．01％以下である如く、第1、第2の駆動電流を制御する様に構成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の光波長変換装置。
【請求項６】
前記第1、第2の光源は、夫々第1、第2の半導体レーザであり、
前記制御手段は、前記第1の駆動電流が高電流状態のときに第1の半導体レーザの活性領域に与える熱量と低電流状態のときに第1の半導体レーザの活性領域に与える熱量を調整することで第1の半導体レーザの発振周波数の変動量を調整し、かつ、前記第2の駆動電流が高電流状態のときに第2の半導体レーザの活性領域に与える熱量と低電流状態のときに第2の半導体レーザの活性領域に与える熱量を調整することで、第2の半導体レーザの発振周波数の変動量を調整する様に構成されていることを特徴とする請求項5に記載の光波長変換装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記第1、第2の駆動電流をＰＷＭ駆動することで和周波光の光出力をパルス幅に応じて変化させる様に構成されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の光波長変換装置。
【請求項８】
前記第1の駆動電流の低電流状態は第1の半導体レーザの発振しきい値以下であることを特徴とする請求項2乃至7に記載の光波長変換装置。
【請求項９】
前記第1、第2の半導体レーザが同一構造を有することを特徴とする請求項2乃至8に記載の光波長変換装置。
【請求項１０】
第1、第2の光源と、前記第1、第2の光源から夫々発せられる第1、第2の光を入射してその和周波光を出力する非線形光学素子を有する光波長変換装置の制御方法であって、
第1、第2の光源に夫々注入される第1、第2の駆動電流について、第1の駆動電流を高電流状態と低電流状態の間で選択的に変調すると共に、それと同期して第2の駆動電流を低電流状態と高電流状態の間で選択的に変調する様に、制御することを特徴とする光波長変換装置の制御方法。
【請求項１１】
第1の駆動電流が高電流状態で第2の駆動電流が低電流状態の場合に和周波光が高出力となり、かつ第1の駆動電流が低電流状態で第2の駆動電流が高電流状態の場合に和周波光が低出力となるべく、第1、第2の光源の発振波長及び第1、第2の駆動電流を調整することを特徴とする請求項10記載の光波長変換装置の制御方法。
【請求項１２】
前記第1、第2の光源は、夫々第1、第2の半導体レーザであり、
前記第1の駆動電流により発生する第1の光源の発振周波数の変動と、前記第2の駆動電流により発生する第2の光源の発振周波数の変動とが、符号が逆で同期しており、かつ、その絶対値の差が和周波光の周波数の0．01％以下である様に、第1、第2の駆動電流を制御することを特徴とする請求項10または11に記載の光波長変換装置の制御方法。
【請求項１３】
請求項1乃至9のいずれかに記載の光波長変換装置、及び少なくとも1つの光走査素子を有し、光波長変換装置によって発せられる変調された和周波光を光走査素子で走査することで画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ（Laser Diode：LD）などの2つの光源からの光を和周波光に変換する光波長変換装置、その制御方法、及びそれを用いた画像形成装置に関する。特には、レーザディスプレイや光記録、光計測用などの光源として利用できる、比較的高速な変調駆動で光を出射することができる光波長変換装置などに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非線形光学材料を利用してＬＤ光を別の波長に変換する試みが様々行われている。この技術によれば、ＬＤとしては実用化に至っていない波長域、例えば、緑色域や紫外域のレーザ光を発生させることが可能となり、レーザディスプレイや光記録用の光源としての応用が期待できる。
【０００３】
例えば、ＳＨＧ（Second  Harmonic  Generation）素子と半導体レーザを組み合わせたＳＨＧレーザ光源が広く研究されている。一般にＳＨＧ素子の波長選択幅は1ｎｍ以下と非常に狭いため、ＤＦＢ（Distributed  Feedback）レーザやＤＢＲ（Distributed  Bragg  Reflector）レーザなど波長安定性の良い半導体レーザが励起用光源として用いられている。この様な半導体レーザに変調電流を注入した場合、その電流の変調パターンによって活性層の熱履歴が変化し発振波長が変動する。そして、その結果として、この発振光を受けるＳＨＧ素子からのＳＨＧ光の出力も変動してしまうという問題が知られている。
【０００４】
そのため、その問題を考慮したＳＨＧレーザ光源が提案されている（特許文献1参照）。図9はその構成を示す図である。図示される様に、この構成は、ＤＢＲ領域813と位相調整領域812と活性領域811を持つＤＢＲ半導体レーザ810、ＳＨＧ素子820、駆動回路830を備える。駆動回路830は、活性領域811からＤＢＲ領域813に伝達する熱量と位相領域812からＤＢＲ領域813に伝達する熱量との和が一定になる様に、活性領域811への注入電流量と位相領域812への注入電流量を制御している。こうして、変調信号パターンに対するＳＨＧ光の依存を低減している。
【特許文献１】特開2002−043698号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ＤＢＲレーザでは必ずモードホップが発生する可能性を含んでいる。そのため、環境温度や変調信号パターンによって意図しないモードホップが生じ、ＳＨＧ光出力が所望の値を得られない場合がある。それを避けるために、予めＤＢＲレーザの特性をデバイスごとに評価しておきモードホップポイントを避けて駆動するといった方法もあるが、コスト高の要因となる。
【０００６】
また、変調されたＤＢＲレーザ光のＯＮ／ＯＦＦ状態が変調信号パターンに依存するため、レーザ光を受けるＳＨＧ素子の温度も変調信号パターンに依存する。その結果、ＳＨＧ素子の位相整合波長が変動してＳＨＧ光の強度が一定とならない、といった課題もある。
【０００７】
上述の課題はＳＨＧ光源のものであるが、2つの光を非線形光学素子に入れて和周波光を発生させる技術でも、同種の課題が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題に鑑み、本発明の光波長変換装置は、ＤＦＢレーザなどの半導体レーザ等である第1、第2の光源と、第1、第2の光源から夫々発せられる第1、第2の光を入射してその和周波光を出力する非線形光学素子を有する。そして、第1、第2の光源に夫々注入される第1、第2の駆動電流を制御する制御手段が、第1の駆動電流を高電流状態と低電流状態の間で選択的に変調すると共に、それと同期して第2の駆動電流を低電流状態と高電流状態の間で選択的に変調する機能を有する。ここで、典型的には、第1、第2の駆動電流が夫々高電流状態と低電流状態の場合に和周波光が高出力となり、第1、第2の駆動電流が夫々低電流状態と高電流状態の場合に和周波光が低出力となる様に、第1、第2の光源の発振波長及び第1、第2の駆動電流を調整する。
【０００９】
また、上記課題に鑑み、本発明の光波長変換装置の制御方法は、ＤＦＢレーザなどの半導体レーザ等である第1、第2の光源と、第1、第2の光源から夫々発せられる第1、第2の光を入射して和周波光を出力する非線形光学素子を有する光波長変換装置の制御方法である。そして、第1、第2の光源に夫々注入される第1、第2の駆動電流について、第1の駆動電流を高電流状態と低電流状態の間で選択的に変調すると共に、それと同期して第2の駆動電流を低電流状態と高電流状態の間で選択的に変調する様に、制御することを特徴とする。ここでも、典型的には、第1、第2の駆動電流が夫々高電流状態と低電流状態の場合に和周波光が高出力となり、第1、第2の駆動電流が夫々低電流状態と高電流状態の場合に和周波光が低出力となる様に、第1、第2の光源の発振波長及び第1、第2の駆動電流を調整する。
【００１０】
また、上記課題に鑑み、本発明の画像形成装置は、上記の光波長変換装置、及び少なくとも1つの光走査素子を有し、光波長変換装置によって発せられる変調された和周波光を光走査素子で走査することで画像を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、比較的簡単な構成ないし方法で、第1、第2の光源が出射する光の波長の変動を好都合に互いに相殺でき、非線形光学素子に入る光パワーの変動を小さく抑えられる。したがって、変調信号パターンに依存せずに比較的安定して出力の変調が可能な光波長変換装置及びその制御方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明による光波長変換装置ないしその制御方法の一実施形態を説明する。本実施形態に係る光波長変換装置は、ＤＦＢレーザなどの半導体レーザである第1、第2の光源と、第1、第2の光源から発せられた夫々第1、第2の光を入射してその和周波光を出力する非線形光学素子とを有する光波長変換装置である。そして、第1、第2の光源に夫々注入される第1、第2の駆動電流を制御する制御手段を有する。制御手段は、第1の駆動電流を高電流状態と低電流状態の間で選択的に変調すると共に、それと同期して第2の駆動電流を低電流状態と高電流状態の間で選択的に変調する機能を有する。この際、第1の駆動電流が高電流状態で第2の駆動電流が低電流状態の場合に和周波光が高出力となり、第1の駆動電流が低電流状態で第2の駆動電流が高電流状態の場合に和周波光が低出力となる様に、第1、第2の光源の波長及び第1、第2の駆動電流を調整できる。
【００１３】
以下さらに詳細に説明する。図1は本実施形態に係る光波長変換装置の構成例を示す模式図である。図1において、11、19は設定波長λ10（周波数ｆ10）の第1の半導体レーザ及び設定波長λ20（周波数ｆ20）の第2の半導体レーザである。設定波長は、その近傍で発振できる波長の意味である。また、13、21はコリメート用レンズ、15、23は2分の1波長板、27はダイクロイックミラー、29は集光レンズ、31は非線形光学素子、33は分極反転領域、35は光導波路、37は波長フィルタである。分極反転領域33には、2つの半導体レーザ11、19からの光とそれらの和周波光とを擬似位相整合させる周期的分極反転構造が設けてある。
【００１４】
ここで、波長λ10及び波長λ20の光に対する光導波路35の屈折率を夫々ｎ1、ｎ2、それらの和周波光（波長λ30、周波数ｆ30）に対する光導波路35の屈折率をｎ3とする。そして、位相不整合量Δｋを次式で定義する。
【００１５】
【数１】
2007114527.tif 000003
【００１６】
すると、非線形光学材料中の分極反転領域33に設けられた周期的分極反転構造の周期Λは、次式で与えられる必要がある。位相不整合量Δｋをゼロとする様な非線形光学材料及び波長の組み合わせであれば、周期Λは無限大となって、このときは、周期的分極反転構造を設けなくてもよいことを意味する。
【００１７】
【数２】
2007114527.tif 000004
【００１８】
上記の構成で、擬似位相整合条件は、以下の式（3）、（4）を同時に満たす波長λ1、λ2（周波数ｆ1、ｆ2）の組み合わせにおいて成立する。このとき、効率良く、和周波光の波長λ3（周波数ｆ3）に波長変換を行うことができる。
【００１９】
【数３】
2007114527.tif 000005
【００２０】
【数４】
2007114527.tif 000006
【００２１】
式（4）において、ｎ（λ1）、ｎ（λ2）、ｎ（λ3）は、夫々、波長λ1及び波長λ2の光に対する光導波路35の屈折率、それらの和周波光（波長λ3、周波数ｆ3）に対する光導波路35の屈折率である。
【００２２】
例えば、非線形光学素子31としてＬｉＮｂＯ3を用い、分極反転構造の周期Λを6．55μｍとした場合に、式（3）、（4）を同時に満たす波長λ1、λ2の組み合わせを図2に示す。同条件において、周波数ｆ1、ｆ2の組み合わせを図3に示す。
【００２３】
ここで、本実施形態の具体的な動作例を説明する。図4に、第1、第2の半導体レーザ11、19に電流を注入している場合の電流波形、活性層温度、発振波長、光出力の時間変化を模式的に示す。第1の半導体レーザ11に注入する駆動電流ないし変調電流は図4（ａ−1）に示す。和周波光出力がＯＮ（高出力状態）の時には高電流状態、ＯＦＦ（低出力状態）の時には低電流状態となっている。この変調電流により活性層の温度が変動するが、温度の変化は或る時定数を持っているので、立ち上がり、立下りは鈍っている（図4（ｂ−1））。発振波長は、注入電流が増加したときにキャリア効果によって波長が減少し、その後活性層の熱変化に対応して波長が長波側にシフトする。逆に、注入電流が減少したときにキャリア効果によって波長が増加し、その後活性層の熱変化に対応して波長が短波側にシフトする（図4（ｃ−1））。第1の半導体レーザ11の光出力は、注入電流に対応して増減する（図4（ｄ−1））。
【００２４】
第2の半導体レーザ19に注入する駆動電流ないし変調電流は図4（ａ−2）に示す。図4（ａ−1）とは逆に、和周波光出力がＯＮ（高出力状態）の時には低電流状態、ＯＦＦ（低出力状態）の時には高電流状態となっている。この変調電流により活性層の温度が変動するが、ここでも温度の変化は或る時定数を持っているので立ち上がり、立下りは鈍っている（図4（ｂ−2））。発振波長は、注入電流が増加したときにキャリア効果によって波長が減少し、その後活性層の熱変化に対応して波長が長波側にシフトする。逆に、注入電流が減少したときにキャリア効果によって波長が増加し、その後活性層の熱変化に対応して波長が短波側にシフトする（図4（ｃ−2））。第2の半導体レーザ19の光出力も、注入電流に対応して増減する（図4（ｄ−2））。
【００２５】
図5を用いて和周波変換の様子を説明する。和周波出力ＯＮの状態において、第1の半導体レーザ11の発振波長と第2の半導体レーザ19の発振波長が常に変換効率最大の関係を満たして変化する様に、変調電流が制御されている。そのため、和周波出力ＯＮの状態では安定した和周波出力を得ることができる。一方、和周波出力ＯＦＦの状態では、第1の半導体レーザ11の光出力が小さいため和周波出力は小さくなる。このときも一応、第1の半導体レーザ11の発振波長と第2の半導体レーザ19の発振波長が常に変換効率最大の関係を満たして変化する様にはなっている。さらに、このときの第1の半導体レーザ11への注入電流をしきい値以下にしておくことで、和周波出力をほとんど0にすることができる。この場合、ＯＮ状態とＯＦＦ状態間のコントラストを高めることが可能となる。ここにおいて、第1の半導体レーザ11の出力パワーと第2の半導体レーザ19の出力パワーの和は、概ね一定になっていて、非線形光学素子31が受けるパワーは比較的安定しているので、その擬似位相整合条件の変動は抑えられている。この様に図4（ｄ−1）と図4（ｄ−2）に示す如く、出力パワーの和を概ね一定にしても、和周波光の出力は、概ね第1、第2の半導体レーザ11、19の出力パワーの積で効くので、ＯＮ状態とＯＦＦ状態間のコントラストを充分大きくできる。
【００２６】
この例では、同一パターンの繰り返しによる変調電流を用いているが、それに限ったものではなく、いろいろな変調パターンに適応できる。こうした変調電流を上記した態様で各光源に注入する機能を持つのが本発明の制御手段である。
【００２７】
本実施形態による和周波方式では、半導体レーザを1つ用いたＳＨＧ方式に比べ、変調時の熱の影響を効果的に抑えることができる。その理由は、熱による2つの光源の波長の変動に起因する好ましくない効果を互いに相殺できる方向で制御でき、2つの光源の出力を上記の如く調整することで非線形光学素子に入る光パワーの変動を抑えられるからである。特に、波長安定性に優れ、モードホップのほとんどないＤＦＢレーザを用いた場合、その好ましい効果が最も発揮される構成となる。もちろん、モードホップの可能性があるＤＢＲレーザを用いた場合でも、同様の理由により、ＳＨＧ方式に比べ格段に熱の影響を抑えることが可能となる。
【００２８】
上記構成において、非線形光学素子11としては、ＫＮｂＯ3（ＫＮ）、ＫＴｉＯＰＯ4（ＫＴＰ）、ＬｉＴａＯ3（ＬＴ）などを用いてもよい。また、半導体レーザ11、19の波長は、半導体レーザとして発振可能であり、非線形光学素子11の非線形効果がある波長帯であれば何でもよい。
【００２９】
例えば、結晶長12ｍｍのＬｉＮｂＯ3を非線形光学素子11として用い、波長λ1（約1．04μｍ）の光と波長λ2（約1．08μｍ）の光から設定波長0．53μｍの和周波光を発生させる場合を考える。波長λ1、λ2が変動し、それらの和周波光の波長が設定波長から0．05ｎｍずれると変換効率が約1／2に低下する。この程度の低下は許容できるとして、この波長誤差は、0．05ｎｍ／0．53μｍ＝約0．01％に相当する。これを周波数で換算すると、変換効率の低下がピークの約1／2以下に止まる範囲内で使用するためには、次の様に設定する必要がある。すなわち、第1の半導体レーザ11の発振周波数の変動と第2の半導体レーザ19の発振周波数の変動を、その符号が逆で絶対値の差が和周波光の設定周波数の約0．01％以下になる様に設定する必要がある。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明のより具体的な実施例について図面を用いて説明する。
【００３１】
＜第1の実施例＞
図1は本発明の第1の実施例に係る光波長変換装置の構成図である。図1において、11、19は、夫々、設定波長1．04μｍのＤＦＢレーザからなる第1の半導体レーザ、及び設定波長1．08μｍのＤＦＢレーザからなる第2の半導体レーザである。また、13、21はコリメート用レンズ、15、23は2分の1波長板、27は、波長1．04μｍの光を透過して波長1．08μｍの光を反射するダイクロイックミラー、29は集光レンズである。さらに、31は、ＬｉＮｂＯ3からなる非線形光学素子、33は、周期6．55μｍで設定された分極反転領域、35は光導波路、37は、0．53μｍ近傍の光のみを透過する波長フィルタである。ここにおいて、第1、第2の半導体レーザ11、19からの光は、同一の偏光状態になってダイクロイックミラー27で合波されて同偏光状態でＬｉＮｂＯ3の非線形光学素子31に入る様になっている。
【００３２】
第1の半導体レーザ11（しきい値電流50ｍＡ）には、低電流状態45ｍＡ／高電流状態200ｍＡ、デューティー比1：1、繰り返し周期200μｓの変調電流が注入されている。一方、これに同期して、第2の半導体レーザ19には、高電流状態320ｍＡ／低電流状態200ｍＡ、デューティー比1：1、繰り返し周期200μｓの変調電流が注入されている。このときの第1の半導体レーザ11の光出力は0．1ｍＷ（低電流状態）／150ｍＷ（高電流状態）であり、第2の半導体レーザ19の光出力は285ｍＷ（高電流状態）／150ｍＷ（低電流状態）である。また、このときの和周波出力ＯＮ状態での第1の半導体レーザ11の発振波長シフト量は0．52ｎｍであり、それに応じて第2の半導体レーザ19の発振波長シフト量は逆側に0．52ｎｍとなる様に、第1の駆動電流と第2の駆動電流が調整されている。ここでの繰り返し周期200μｓは熱の影響が無視できない時間長である。
【００３３】
この様な2つの半導体レーザ光を光導波路35に入射したところ、ＯＮ状態の和周波出力は30から31ｍＷで安定しており、ＯＦＦ状態の和周波出力は0．1ｍＷ以下であった。
【００３４】
本実施例により、熱の影響が無視できない低速変調における本発明による方式の有効性が確認できた。
【００３５】
＜第2の実施例＞
次に、本発明の第2の実施例について説明する。本実施例の構成は第1の実施例と同様であり、説明は省略する。第1の実施例との違いは、変調信号が高速変調であり、同一パターンの繰り返しではなく或る変調パターンで説明していることである。
【００３６】
図6に、2つの半導体レーザ11、19に電流を注入している場合の電流波形、活性層温度、発振波長、光出力の時間変化を模式的に示す。
【００３７】
第1、第2の半導体レーザ11、19に注入する変調電流ないし駆動電流を図6（ａ−1）、（ａ−2）に示す。ここでは、1画素に対応する周期を、熱変化の時定数に比べ短い時間とし、各周期中のパルス幅を或る変調信号に応じて変化させた例を示しており、一周期の中で和周波光出力のＯＮ／ＯＦＦが切り替わっている。この変調周波数では、活性層の温度変化は1画素周期に比べ遅く、変調パターンに依存してなだらかに変化する（図6（ｂ−1）、（ｂ−2））。発振波長の変化は、活性層の温度変化に起因する波長シフトよりもキャリア効果による波長シフトのほうが大きいが、変調パターンに依存した温度変化によるなだらかな波長シフトも同時に存在する（図6（ｃ−1、ｃ−2））。第1、第2の半導体レーザ11、19の光出力は、夫々、注入電流に対応して増減する（図6（ｄ−1、ｄ−2））。
【００３８】
ここに示した様に、キャリア効果による波長シフトと変調パターンに依存した温度変化による波長シフトが共存している。しかし、第1の半導体レーザ11の波長シフト量（すなわち周波数シフト量）と第2の半導体レーザ19の波長シフト量（すなわち周波数シフト量）とが、符号が逆で絶対値が概ね等しい様に、夫々の変調電流の振幅及びバイアスを設定しておく。こうすれば、変調パターンに依存せずに安定に和周波光出力を得ることが可能となる。
【００３９】
このとき、図6（ａ−1）に示す如く、第1の半導体レーザ11（しきい値電流50ｍＡ）には、低電流状態45ｍＡ／高電流状態200ｍＡ、1画素相当時間100ｎｓ、パルス幅を適当に変化させた変調電流を注入する。他方、第2の半導体レーザ19には、図6（ａ−2）に示す如く、これと同期して高電流状態320ｍＡ／低電流状態200ｍＡの変調電流を注入する。こうした場合、和周波光のＯＮ状態での出力レベルは、パルス幅や変調パターンに依存せずに概ね一定であり、1画素相当時間内で積分した和周波光の光量はパルス幅に応じて最小0.1ｍＷから最大25ｍＷまで概ね線形に制御することができた。
【００４０】
本実施例により、熱変化の時定数に比べて短い周期において適当な変調パターンの変調電流を用いた場合でも、本発明による方式の有効性が確認できた。
【００４１】
＜第3の実施例＞
次に、本発明の第3の実施例について図面を用いて説明する。図7は本実施例による光波長変換装置の構成図である。第1の実施例とほぼ同様である構成部分の説明は省略する。第1の実施例との違いは、第1の半導体レーザ111と第2の半導体レーザ119がほぼ同一の発振波長を有していることである。
【００４２】
図1と異なる部材について説明する。図7において、111、119は、ともに設定波長1．06μｍのＤＦＢレーザからなる第1の半導体レーザ及び第2の半導体レーザであり、127は、波長1．06μｍに対して設計されたハーフミラーである。第1の半導体レーザ111と第2の半導体レーザ119がほぼ同一の発振波長を有しているので、ダイクロイックミラーではなくハーフミラー127を用いている。ここにおいても、第1、第2の半導体レーザ111、119からの光は、同一の偏光状態になってハーフミラー127で合波されて同偏光状態でＬｉＮｂＯ3の非線形光学素子31に入る。
【００４３】
動作原理は第1、第2の実施例と同様である。本実施例では、第1の実施例に比べ、ハーフミラー127を用いることによる光の損失があるものの、2つの半導体レーザ111、119を同一構造のもので構成できることから特性が均一となり、より安定に制御できるという利点がある。
【００４４】
＜第4の実施例＞
次に、本発明の第4の実施例について図8を用いて説明する。図8は、本発明の第4の実施例に係る画像表示装置の模式的な構成図である。図8中、701は、第1の実施例から第3の実施例で説明した様な緑色の和周波光を出力する変調光源からなる緑色光源、703は、半導体レーザモジュールからなる赤色光源、705は、半導体レーザモジュールからなる青色光源である。また、707はダイクロイックミラー、709は水平走査素子、711は垂直走査素子、713はスクリーンである。
【００４５】
本画像表示装置において、上記実施例で説明した緑色の変調光を発する光波長変換装置701、赤色レーザを発する変調光源703、青色レーザを発する変調光源705より出力されたレーザ光は、ダイクロイックミラー304によって合波される。合波されたレーザ光は水平走査素子709、垂直走査素子711によって走査され、スクリーン713上に走査線を形成する。フルカラーの画像情報から生成された赤、緑、青各色の階調情報により、各光源701、703、705の出力を変調することにより、スクリーン713上に2次元のフルカラー画像が表示される。
【００４６】
本発明による光波長変換装置は、赤色の半導体レーザなどと同等の変調性能を持つので、赤、緑、青それぞれを同じ様に変調できて、高分解能、高精細の階調表現が可能な画像を表示できる。本発明の光波長変換装置ないし方法は、上記レーザディスプレイなどの画像形成装置の他に、レーザビームプリンタ、複写機などの画像形成装置などにも使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態及び実施例に係る光波長変換装置の模式的な構成を説明する図である。
【図２】和周波変換条件を満たす波長の組み合わせを示す図である。
【図３】和周波変換条件を満たす周波数の組み合わせを示す図である。
【図４】本発明の第1の実施例における半導体レーザの変調特性などを説明する図である。
【図５】和周波変換の様子を説明する図である。
【図６】本発明の第2の実施例における半導体レーザの変調特性などを説明する図である。
【図７】本発明の第3の実施例に係る光波長変換装置の模式的な構成を説明する図である。
【図８】本発明の第4の実施例に係る画像表示装置の模式的な構成を説明する図である。
【図９】従来例の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４８】
11、111  第1の光源（第1の半導体レーザ）
19、119  第2の光源（第2の半導体レーザ）
31  非線形光学素子
33  分極反転領域
35  光導波路
701  緑色光源
703  赤色光源
705  青色光源
709、711  光走査素子（水平走査素子、垂直走査素子）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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